一种面向链下存储的可并行信誉共识方法技术

本发明专利技术涉及一种面向链下存储的可并行信誉共识方法，本发明专利技术中，链下存储的信誉评价模型根据存储节点的行为数据，在存储节点历史信誉值的基础上，利用信誉评价规则计算存储节点的当前信誉值；将信誉值划分成设定数量等级并针对每个等级构建信誉索引队列；链下存储存储文件时，验证节点根据本地存储的信誉索引队列选择具有高信誉值的存储共识主节点，所选主节点配合副本节点和对等副本节点完成文件的共识存储过程和版本快照的共识过程。使得链下存储的文件存储任务基于信誉值来分配执行，可靠性更强。在信誉值辅助下，存储共识可以选择更加安全的存储节点进行共识，减少了遭遇拜占庭节点后恢复文件的资源浪费。节点后恢复文件的资源浪费。节点后恢复文件的资源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种面向链下存储的可并行信誉共识方法


[0001]本专利技术涉及区块链领域，尤其涉及一种面向链下存储的可并行信誉共识方法。

技术介绍

[0002]区块链及相关的密码学技术、共识算法等支撑起的价值互联网则能做到安全、透明、可信的价值转移，因此区块链在各个领域都已有大量应用。而在这些现实的应用中，区块链需要存入大量的数据，加之区块链的只添加特性，存储负担是一大问题。因此很多关于存储扩展的方法大量出现，如使用了IPFS的分布式链下扩展存储。
[0003]如今的IPFS链下扩展存储缺少保证，其文件的可用性和安全性依托于节点的主动性复制，如果所有节点都选择不存储某份文件，那么它将永久丢失。因此，需要针对链下大文件的存储建立共识。与链上共识的区块相比，链下文件体量更大，每个存储节点存储的内容占整个文件的比例更大，链上的共识方法并不适用。虽然已有利用DHT的链下扩展方法，该方法以三副本复制冗余存储的方法保证可用性，但多为一次性的冗余复制，其灵活性不足，不能很好的利用IPFS的优点，也与IPFS的生态不符。由于IPFS的存储节点的行为基于自觉性执行，区块链无法保证其行为是否可靠，这需要通过一定的机制选择可信的节点，并非基于自觉。同时，信誉分数不仅会影响收益分配，而且会影响节点加入下一个验证组的几率，进而再次影响节点收益。由于信誉分数高的节点往往可在网络中获得更多支持，而且有动力参与到更多的交易验证、计算等工作中，因此系统安全性会不断提升。但目前的信誉机制仅用于链上，其使用特点不能直接照搬至链下存储节点。
[0004]因此，为了提高链下存储的可用性和安全性，一方面需要能够直观得获取节点是否可信的信息，另一方面存储过程也应有共识对整个存储进行规范的保证，并兼顾大容量存储的效率。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供一种面向链下存储的可并行信誉共识方法。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种面向链下存储的可并行信誉共识方法，包括：
[0007]链下存储的信誉评价模型根据存储节点的行为数据，在存储节点历史信誉值的基础上，利用信誉评价规则计算存储节点的当前信誉值；
[0008]将信誉值划分成设定数量等级并针对每个等级构建信誉索引队列；
[0009]链下存储存储文件时，验证节点根据本地存储的信誉索引队列选择具有高信誉值的存储共识主节点，所选主节点配合副本节点和对等副本节点完成文件的共识存储过程和版本快照的共识过程。
[0010]优选地，所述信誉评价模型的公式包括：
[0011]其中，为存储节点的当前信誉值，R为存储节点x的历史信誉值，
Rinc为辅助集群利用信誉评价规则对存储节点x评价得到的信誉值增量：c
x
表示辅助集群全部验证节点对存储节点x行为的正确性评价；其中，表示一个辅助集群验证节点n对存储节点x行为的正确性评价，N为辅助集群的节点量，t为设定阈值，S为节点剩余存储容量。
[0012]优选地，所述信誉评价规则包括：存储节点信誉值初始化为0；
[0013]存储节点的行为数据中的如下行为导致信誉值增加，包括：自发的副本冗余存储，查找文件时成功找到，对被查找节点的正确评价；
[0014]存储节点的行为数据中的如下行为导致信誉值增加，包括：谎报存入，查找文件时发现该节点已经删除，对被查找节点的错误评价。
[0015]优选地，辅助集群节点对存储节点的自发冗余存储和是否谎报存入的评判公式：
[0016][0017]辅助集群对文件查找时的评价包括：
[0018]进行文件查找时，存储节点i对存储节点j请求指定文件之后，存储节点i对存储节点j就是否存储相关文件进行评价：
[0019][0020]其中，sc
i,j
表示存储节点i对存储节点j做出的评价；
[0021]辅助集群依照事实与存储节点i对存储节点j的评价，进一步对存储节点i和存储节点j进行评价：
[0022]辅助集群对存储节点i的评价公式：
[0023][0024]辅助集群对存储节点j的评价公式：
[0025][0026]优选地，所选主节点配合副本节点和对等副本节点完成文件的共识存储过程包括：
[0027]验证节点向主节点发送存储请求和需要存储的分块；
[0028]主节点基于需要存储的分块生成第一存储请求消息并发送给通过分块哈希确定的最近副本节点，主节点向确定的副本节点发送第一存储请求消息；
[0029]副本节点接收并验证第一存储请求消息通过后，将收到的分块通过第二存储请求广播给相邻的多个对等副本节点；
[0030]每个对等副本节点验证第二存储请求消息通过后，暂存传递的分块，并向副本节
点反馈；
[0031]副本节点向至少三个正确反馈的对等副本节点发送同意PIN消息，对等副本节点执行PIN后，针对同意PIN消息反馈PIN确认消息；
[0032]副本节点收到所有对等副本节点针对同意PIN消息的PIN确认消息后，向主节点发送副本节点存储完成信息，并期待主节点反馈共识成功消息；同时，所有参与存储的存储节点将存储行为数据发送验证节点验证且基于信誉评价模型进行存储节点的信誉计算更新；
[0033]若主节点在规定时间内收到副本节点存储完成消息，则向验证节点返回成功，并向所有副本节点发送本次共识成功消息；
[0034]失败则重新尝试，并在失败得到设定次数后更换主节点。
[0035]优选地，若副本节点超时收到共识成功消息或主节点超时收到存储完成信息，向对方发送询问消息；尝试设定次数未成功后更换主节点。
[0036]优选地，对所述第一存储请求消息的校验或所述对等副本节点对第二存储请求消息的校验包括：
[0037]使用公钥验证第一存储请求消息或第二存储请求消息的数字签名；
[0038]计算分块的哈希与第一存储请求消息或第二存储请求消息中哈希值是否一致，以保证在网络传递数据时没有丢失数据；
[0039]将第一存储请求消息或第二存储请求消息中快照和本地对比，保证需要存储的文件是更新版本的，是需要存储的。
[0040]优选地，所述链下存储进行文件存储时，把一整个文件分成数个256kb的数据块，进行纠删编码，纠删编码后，对每k个数据块和k个数据块的m个校验块进行(k,m)联结，并分别联结以使每k块数据块和相应的m个校验块为一个组；若有多个数据块和校验块的联结，则再建立一个总体联结，总体连接将全部数据块和校验块的联结连接在一起。
[0041]优选地，链下存储存储文件的过程中的所述版本快照的共识，包括：
[0042]存储文件的存储节点收到存储请求并验证无误后，若存储节点为新加入，则存储快照commit并加入主题，若存储节点为原有节点，则进入快照的本地反熵；
[0043]完成存储后，根据主节点发布本次快照版本进行反熵以统一订阅所发布快照主题的存储节点的快照；
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向链下存储的可并行信誉共识方法，其特征在于，包括：链下存储的信誉评价模型根据存储节点的行为数据，在存储节点历史信誉值的基础上，利用信誉评价规则计算存储节点的当前信誉值；将信誉值划分成设定数量等级并针对每个等级构建信誉索引队列；链下存储存储文件时，验证节点根据本地存储的信誉索引队列选择具有高信誉值的存储共识主节点，所选主节点配合副本节点和对等副本节点完成文件的共识存储过程和版本快照的共识过程。2.根据权利要求1所述的面向链下存储的可并行信誉共识方法，其特征在于，所述信誉评价模型的公式包括：其中，R
′
为存储节点的当前信誉值，R为存储节点x的历史信誉值，Rinc为辅助集群利用信誉评价规则对存储节点x评价得到的信誉值增量：Rinc＝(1
‑
R2)
×
c
x
+R2，c
x
表示辅助集群全部验证节点对存储节点x行为的正确性评价；其中，表示一个辅助集群验证节点n对存储节点x行为的正确性评价，N为辅助集群的节点量，t为设定阈值，S为节点剩余存储容量。3.根据权利要求2所述的面向链下存储的可并行信誉共识方法，其特征在于，所述信誉评价规则包括：存储节点信誉值初始化为0；存储节点的行为数据中的如下行为导致信誉值增加，包括：自发的副本冗余存储，查找文件时成功找到，对被查找节点的正确评价；存储节点的行为数据中的如下行为导致信誉值增加，包括：谎报存入，查找文件时发现该节点已经删除，对被查找节点的错误评价。4.根据权利要求3所述的面向链下存储的可并行信誉共识方法，其特征在于，辅助集群节点对存储节点的自发冗余存储和是否谎报存入的评判公式：辅助集群对文件查找时的评价包括：进行文件查找时，存储节点i对存储节点j请求指定文件之后，存储节点i对存储节点j就是否存储相关文件进行评价：其中，sc
i,j
表示存储节点i对存储节点j做出的评价；辅助集群依照事实与存储节点i对存储节点j的评价，进一步对存储节点i和存储节点j进行评价：辅助集群对存储节点i的评价公式：
辅助集群对存储节点j的评价公式：5.根据权利要求1所述的面向链下存储的可并行信誉共识方法，其特征在于，所选主节点配合副本节点和对等副本节点完成文件的共识存储过程包括：验证节点向主节点发送存储请求和需要存储的分块；主节点基于需要存储的分块生成第一存储请求消息并发送给通过分块哈希确定的最近副本节点，主节点向确定的副本节点发送第一存储请求消息；副本节点接收并验证第一存储请求消息通过后，将收到的分块通过第二存储请求广播给相邻的多个对等副本节点；每个对等副本节点验证第二存储请求消息通过后，暂存传递的分块，并向副本节点反馈；副本节点向至少三个正确反馈的对等副本节点发送同意PIN...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔兰菊，巩凡姝，崔立真，李庆忠，闫中敏，钱进，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：